【干擾原子可以説明探測引力波】

八方

【干擾原子可以説明探測引力波】

 

引力波: 是原子干涉測量的前進嗎？

在加利福尼亞州的科學家們提出了一種新型的引力波探測器這是免疫鐳射雜訊 — — 將添加到當前探測器設計的費用問題。

研究人員認為他們的建議 — — 原子干涉儀的修改過的形式 — — 將更便宜和更容易實現在空間比當前鐳射干涉儀。

引力波是相對論的 space–time 的微小擾動的曲率出現從加速群眾 — — 根據愛因斯坦的一般理論。

海浪存在的第一次提示發現于 1974 年逐漸減少了，脈衝星的軌道週期為 PSR B1913 + 16，圈子中子星。

然而，沒有人直接檢測到引力波。

這種發現會提供確認的廣義相對論和引力波天文學，遠處的物體可能由它們發出的波研究的新領域，也打開。

龐大和昂貴

嘗試探測引力波的常規方式涉及到的長基線鐳射干涉儀。

通過引力波應引起兩束光，稍微有所改變，的 pathlengths 時梁重組中干涉條紋造成一個轉變。

沒有這些探測器尚未成功在探測引力波 ；所以為了增加敏感性，天文學家們需要放在空間探測器。

構建傳統的 L 形在外太空干涉儀將需要三顆衛星，構成了嚴重的技術和財政挑戰。由於其成本高已修訂擬議的鐳射干涉儀空間天線 （LISA） 專案，最初計畫于 2015 年發射。

一單基線干涉儀，由干涉鏡腔的發射和反射波的措施的單一路徑長度的變化，將需要的只是兩顆衛星。

但在這種安排很難區分光程長的變化頻率的鐳射 — — 一種現象叫做相位雜訊的隨機波動。

原子干涉儀在 1980 年代後期提出，第一次建于九十年代初由包括標記卡謝維奇和朱棣文在斯坦福大學的物理學家。

而不是衡量兩束光線在相區別，原子干涉儀的措施階段由原子量子態的疊加態的物質波的變化。

通過多次令人興奮和重復資料在一個令人興奮，可以創建原子干涉儀控股，另一半在地面狀態的同時使用一種鐳射波函數的一半。

當原子處於其興奮的狀態，創建取決於多長時間上半年一直處於興奮狀態的波函數的兩部分之間的相移，縮短了原子的波長。

每個原子雲就像一個碼錶

馬克卡謝維奇，斯坦福大學在這最新的工作，卡謝維奇和他的同事、 領導的理論物理學家彼得 · 格雷厄姆在斯坦福大學，建議放置兩個原子干涉儀長的距離和使用同一脈衝雷射器 — — 一個源自一個干涉儀，一個在另 — — 激發和重復資料激發原子在兩個干涉儀。

每個原子在興奮狀態中花費的時間取決於雷射脈衝之間兩個原子干涉儀的旅行時間。

卡謝維奇解釋說"每個原子雲就像一個碼錶"。

"從一個方向的雷射脈衝時，它會啟動時鐘。

當從另一個方向，它將停止它。"

把原子工作

如果基線干涉儀之間的長度是恒定的原子在兩個干涉儀將累積的相同的相位偏移。

但如果一個干涉儀與其他速度的加快，激勵和滅磁的半波函數之間的時間會有不同的兩個地點和原子將會積累不同的相對相位。

相同的雷射脈衝激發和重復資料激發原子在兩個干涉儀，所以鐳射-相位雜訊以相同的方式影響這兩個原子，並不影響在兩個干涉儀檢測到的階段變化之間的區別。

卡謝維奇說，"光只充當守在門口，打開和關閉時鐘"。"原子做所有艱苦的工作"。

引力波專家 B S Sathyaprakash 的加的夫大學是持謹慎樂觀態度。

"該計畫是很明顯非常令人興奮的"他說。

"但我認為最大的問題是什麼樣的技術在太空中運行所需這件事為三至五年嗎？

我不說什麼消極或積極的但我想看到的數位"。

在嘗試提供這些，斯坦福大學團隊目前正在規劃，建立一個原型在實驗室裡以確定有任何不可預見的技術挑戰與建議。

這項研究發表在物理評論快報.

關於作者

Tim Wogan 是一個設在英國的科學作家

 

 

引用：http://translator.live.com/BV.aspx?ref=IE8Activity&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Fmay%2F03%2Finterfering-atoms-could-help-detect-gravitational-waves